atmósfera e hidrosfera.

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TEMA 3º.- CAPAS FLUIDAS: ATMÓSFERA - HIDROSFERA.
1º.- INTRODUCCIÓN
Estas capas: aire y agua forman un sistema dinámico,
ligadas por el ciclo del agua. Forman un sistema caótico difícil de predecir y al que los
meteorólogos se enfrentan diariamente en la determinación del tiempo atmosférico.
2º.- ATMÓSFERA
Existe debido a la gravedad y es diferente a la de Venus
(unas 90 veces más densa que la Tierra) y Marte (mucho menos densa al no presentar
gases apenas).
Capa gaseosa que rodea la Tierra hasta los 10.000 km. de altitud.
Origen: desgasificación desde los inicios (H2O, CO2, SO2, N2, NO2, H2S, HCl ...) y
la acción posterior de los seres vivos que la modificaron hasta la composición actual.
2.1.- COMPOSICIÓN:
- AEROSOLES:
Son partículas sólidas o líquidas en
suspensión cuyo diámitro es menor de 25 micrómetros: intervienen en precipitación y
reflectividad.
Ejemplos: polvo eólico, partículas salinas, humos, cenizas, polen, m.o., agua
(sólida o líquida), esporas .....
- GASES o AIRE:
En 1.774 Lavoisier determinó la
composición del aire seco tal y como viene en la tabla adjunta:
78 %
Inerte y de relleno. Estable.
N2
O2
21 %
Oxidaciones.
Ar
0,9 %
Proviene del K40
CO2
0,035 % Fotosínt. Efecto invernader
El aire húmedo presenta un porcentaje del 1 al 4 % en agua. Ha disminuido en
tiempo.
2.2.- PRESIÓN:
Es el peso ejercido por una columna de aire sobre la
superficie terrestre. A nivel del mar equivale a: 760 mm de Hg, 1 atmósfera, 1,013 x
105 Nw/m2, 1,013 bar
1.013 milb o 101.320 Pascales.
El aire se comprime, siendo las masas inferiores más densas, lo que origina
menor presión a medida que ascendemos. La disminución de la presión con la altura se
puede calcular por la expresión: log Presión (atmósferas) = - 0,06 x altura (km) ó 11
milibares cada 100 metros.
Isobara: línea de puntos con igual presión. Equidistancia de 4 milibares.
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2.3.- ESTRUCTURA:
Se da en función de la temperatura y se
distinguen dos capas:
A.- Homosfera: de cero a 100 km. de altitud, dividida en tres niveles:
1.- Troposfera:
Hasta los 8 km. en el polo y 16 en zonas ecuatoriales.
Con fenómenos atmosféricos y meteorológicos (99 % del agua).
Presenta el 80 % de la masa atmosférica y el polvo atmosférico
hasta los 500 metros de altitud, que da color rojizo al anochecer y amanecer.
El aire es un mal conductor del calor y no se calienta por la
radiación solar sino por el transmitido desde la superficie terrestre. Por eso la
temperatura media del planeta es de 15 ºC y disminuye la temperatura a medida que
ascendemos a razón de 0.5 ºC cada 100 metros: gradiente vertical de temperatura:
G.V.T.
2.- Estratosfera:
Hasta los 60 km de altitud, pasando de - 70 ºC a 0ºC en
la estratopausa debido a la absorción de luz ultravioleta por parte de la capa de ozono
(15 - 35 km).
O3
3/2 O2 + 34 Kcal
3.- Mesosfera:
Desde los 60 hasta los 100 km. de altitud.
La temperatura vuelve a descender hasta - 80 ºC.
B.- Heterosfera: no tiene una composición uniforme.
1.- Termosfera:
También denominada ionosfera. Se reflejan ondas de
radio.
Alcanza hasta 600 km. y su temperatura aumenta hasta
alcanzar cerca de los 1.000 ºC por la absorción de longitudes de onda corta: rayos X y
rayos gamma presentes en el espectro solar que disocian las moléculas de nitrógeno y
oxígeno. Aurora boreal.
De 100 a 200 km. constituida por N2 y después O atómico.
2.- Exosfera:
Capa de mínima
densidad constituida por He hasta los 3.500
km y por H atómico hasta los 10.000 km.
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2.4.- EL AGUA EN LA ATMÓSFERA
En la troposfera ésta se manifiesta
en los tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Se define como humedad del aire a la
cantidad del agua que presenta el aire.
Hay dos modos de medir la cantidad de agua presente en un volumen de aire:
- HUMEDAD ABSOLUTA:
Es la masa de vapor de agua por m3. Este
3
valor oscila entre los 10 y los 40 gr/m .
- HUMEDAD RELATIVA:
Es la masa de vapor de agua existente
partido por la masa que saturaría dicho volumen a una temperatura determinada.
En el valor de saturación se alcanza el punto de rocío.
Si la H.R. alcanza el 100 % condensaría el agua y se originarían:
a.- nieblas: enfriamiento considerable del aire a nivel del suelo.
b.- rocío: se origina por un descenso de temperatura.
c.- escarcha: se da cuando la temperatura es menor de cero.
A menor temperatura del aire menor es la cantidad de agua que adminte y
antes se alcanza el punto de rocío.
H.R. es la humedad relativa.
H.R = 100 x H.A / H.S. %
H.A. es la humedad absoluta.
H.S. es la humedad de saturación.
Nubes: es el resultado de la condensación o sublimación del vapor de agua
sobre núcleos higroscópicos de condensación. Tipos: nimbos, estratos, cúmulos, cirros
2.5.- ENERGÍA ATMÓSFERICA
Tengamos presente dos leyes:
- Ley de Stefan-Bolzmann:
La energía emitida por un cuerpo es proporcional a la
cuarta potencia de su temperatura.
E = k T4
k = 5,672 x 10-5 erg/cm2 K4 sg.
- Ley de Wien:
La longitud de onda emitida por un cuerpo es menor a mayor
temperatura.
Longitud de onda (micrometros) = 2.885 / Tª (grados Kelvin).
La temperatura del sol es de 6.000 K y la de la Tierra de 288 K por lo cual el sol
emite mayor cantidad de energía y radiación de menor longitud de onda.
Cualquier cuerpo con una temperatura superior a 0 K o - 273 ºC es emisor de
radiación.
Por todo ello, el sol y la Tierra son emisores de energía que se puede
cuantificar de la siguiente manera para cada uno de ellos:
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- Radiación solar:
El espectro solar varía entre los 150 y 2.000 nanometros,
llegando a la parte alta de la atmósfera (100 km) la siguiente cantidad de energía: 2
cal/cm2 min o 2 langleys).
De el total que llega:
- 25 % se refleja de nuevo a la atmósfera.
- 25 % es absorbido y se emite a la atmósfera como onda larga:
- Ozono: absorbe entre 200 y 300 nanometros
- Oxígeno: entre 120 y 200 nanometros.
- Agua: por encima de 800 nanometros.
- 50 % llega a la superficie terrestre:
- 9 % ultravioleta.
- 42 % visible 400-700 nm
- 49 % infrarroja mayor 700
- El 5 % se refleja a la atmósfera (el hielo el que más).
- El 45 % restante se absorbe y es eliminado por:
- 16 % como onda larga: efecto invernadero.
- 23 % se emplea en la evaporación del agua.
- 6 % conducción directa a la atmósfera.
- Radiación terrestre:
Emite longitudes de onda superiores a 4.000 nanometros y
a eso se debe el tener una temperatura media en el planeta de 15 ºC.
Esta radiación emitida por el planeta es absorbida por el CO2 entre los 4.000 y
8.000 nm y por el H2O entre 12.000 y 18.000 nanometros, lo que hace que se caliente
el aire desde la superficie hacia arriba y se mantenga una temperatura óptima para la
vida. Otros gases que acentúan la acción del efecto invernadero son los CFCs , CH4 ....
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2.6.- FUNCIÓN DE LA ATMÓSFERA
Interviene en la dinámica terrestre
(agente erosivo y de transporte de materia y energía) y en el desarrollo de la propia
vida, sin la cual ésta no existiría.
- FILTRO PROTECTOR:
Protege
a
los
seres
vivos
de
radiaciones
perjudiciales.
La termosfera absorbe rayos X y rayos gamma. La
estratosfera (ozonosfera) radiación ultravioleta, que es cancerígena y origina
mutaciones. (También es necesaria para sintetizar vit. D y melanina). Antes de los 80
km. ya se han perdido todas las longitudes de onda menores de 180 mµ. Aquí la
energía recibida es de 2 langleys.
La baja estratosfera absobe rayos ultravioleta cortos (180 - 290 mµ).
O3 + fotón (U.V.)
O2 + O
- REGULADORA DEL CLIMA:
La atmósfera al presentar polvo y nubes
incrementa el albedo lo que disminuye la temperatura. Interviene en el ciclo del agua.
Mantiene una temperatura constante: 15
ºC: al absorber parte de la radiación infrarroja que emite la superficie terrestre: H2O,
CO2, CH4, ....
La circulación general del aire redistribuye
la energía solar que llega a la Tierra.
2.7.- OTROS DATOS
- Sin vida en el planeta la atmósfera sería distinta y muy semejante a la de
Venus y estaría formada por: CO2 (98 %), N2 (2 %), O2 (trazas)....
Esta atmósfera originaría presiones hasta 70 veces superiores a la actual. La
temperatura en el planeta alcanzaría los 240 o 340 ºC. debido al efecto invernadero.
- Sin efecto invernadero la temperatura del planeta sería de menos 18 ºC.
- Contiene los gases necesarios para la vida: oxígeno y dióxido de carbono.
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3º.- DINÁMICA ATMOSFÉRICA
Estudiaremos los movimientos de aire en la
troposfera: movimientos horizontales y movimientos verticales.
La Tierra es una esfera y los rayos solares inciden perpendiculares en sólo un
punto. Sin inclinación terrestre este punto estaría localizado siempre en el ecuador,
pero dado que la Tierra presenta el eje inclinado 23º 27 minutos la perpendicularidad
varía, siendo:
- 21 de junio perpendicular al Trópico de Cáncer (12 h. solar).
- 23 de diciembre perpendicular al Trópico de Capricornio (12 h. solar).
Insolación: es la energía solar recibida por unidad de superficie. Depende de: el
tiempo de exposición y la perpendicularidad de los rayos solares (a mayor
perpendicularidad mayor insolación pues menor es la superficie iluminada y menor es
la capa de atmósfera a atravesar).
Resumen: las zonas tropicales reciben mayor cantidad de energía que las
polares por unidad de superficie. Hay mecanismos que equilibran esta diferencia de
energía transfiriendo calor de latitudes bajas (excedentarias) a latitudes altas
(deficitarias): - circulación atmosférica.
- circulación oceánica.
Ly / día
E. solar de
onda corta
(recibe)
E. solar de
onda larga
(pierde)
Déficit de calor
600
400
200
Excedente de calor
90º
75º
60º
45º
30º
15º
0º
3.1.- MOVIMIENTOS VERTICALES ATMOSFÉRICOS
Se deben a la
diferencia de temperaturas que se originan con la altura.
Presión = Densidad x R x Temperatura
R = constante de los gases.
El aire cálido es ligero (tiende a ascender) y el frío más pesado (tendiendo a
descender).
Existen tres medidas de la variación de la temperatura con la altura:
1ª.- Gradiente vertical de temperatura: G.V.T.
Es la variación de la
temperatura con la altura en condiciones estáticas del aire, es decir sin ascensos ni
descensos del mismo.
Este valor equivale a 0,65 ºC cada 100 metros de altitud. Es muy
variable.
Inversión térmica:
Espacio atmosférico en el que la temperatura
aumenta con la altitud, lo que impide movimientos verticales de aire al ser menos
denso el más elevado.
Suele ocurrir en invierno, en noches despejadas, al
enfriarse el suelo por pérdida de radiación terrestre al exterior, lo que hace que el aire
más frío se encuentre en la superficie.
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2ª.- Procesos adiabáticos:
Aquellos en los que no hay intercambio de
calor con los gases de los alrededores en los ascensos o descensos de masas de aire.
2ª.1.- Gradiente adiabático en aire seco: G.A.S.
Es la disminución o aumento
de temperatura que sufre una masa de aire que asciende o desciende sin cambio de
estado gaseoso.
Este valor equivale a 1 ºC cada 100 metros de altitud (1 ºC / 100
metros). Es fijo
Al ascender una masa de aire disminuye la presión y aumenta el
volumen lo que origina menos choques entre las moléculas del aire, disminuyendo su
temperatura
2ª.2.- Gradiente adiabático en aire saturado o húmedo: G.A.H.
Si el vapor de
agua condensa en su ascenso, alcanzando su punto de rocío, se formará una nube. Si
aún así continua ascendiendo el nuevo gradiente de temperatura es: 0,5 ºC (0,3 a 0,6)
cada 100 metros.
Esta rebaja en el gradiente se debe a la liberación de calor al medio al
condensar el vapor de agua que libera 540 calorías / gramo. Al secarse vuelve a ser 1
ºC/100 metros.
En zonas tropicales (el G.A.H. es de 0,3 ºC/100 m) las nubes son muy
altas, alcanzando la tropopausa, respecto a las latitudes medias, debido a la gran
evaporación de agua.
El G.V.T. se representa mediante curvas de estado. Es variable. La media 0,6
ºC/100 m.
El G.A.S. y G.A.H. se representa mediante curvas de evolución
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ESTABILIDAD - INESTABILIDAD ATMOSFÉRICA
Se
puede
determinar
sabiendo cual es la curva de estado y evolución en un momento determinado:
ESTABILIDAD:
El G.A.S. es mayor que el G.V.T.
El aire que asciende tiene o adquiere una temperatura inferior
a la del ambiente o que le envuelve, volviendo a descender.
No hay condensación de agua.
El aire frío desciende y se seca por calentamiento generando incrementos de
presión atmosférica: anticiclones.
Tiempo seco y soleado.
Los vientos van del centro hacia fuera.
Si hay inversión térmica el aire se detiene en el punto de corte.
GVT menor de cero (Tª aumenta)
INESTABILIDAD o CONVECCIÓN:
El G.A.S. es menor que el G.V.T. (1,5
ºC/100 m)
La masa de aire que asciende presenta
mayor temperatura que la del ambiente y
continúa ascendiendo.
Se crea una especie de vacío en el
suelo: descenso de presión.
El viento fluye hacia el centro.
Se producen precipitaciones si en el
ascenso la masa de agua llega a condensar.
Constituyen las borrascas o bajas
presiones.
Elimina contaminación por elevacióndispersión de la misma.
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3.2.- MOVIMIENTOS HORIZONTALES ATMOSFÉRICOS
Constituyen
los denominados vientos: aire que se desplaza para compensar diferencias de presión
entre dos puntos.
Reparte calor sensible de zonas con superávit a zonas con déficit. Sin vientos
las diferencias de temperatura entre los polos y el ecuador serían altísimas.
Sopla de zonas de anticlinal a zonas de borrasca.
Los vientos superficiales no siguen trayectorias rectilíneas. Se mueven en
espiral, debido a la fuerza de Coriolis: fuerza debida al movimiento de rotación de la
Tierra (que gira en sentido contrario a las agujas del reloj) y que origina que cualquier
fluido que se desplaza horizontalmente sobre la superficie terrestre tiende a desviarse
hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia su izquierda en el hemisferio sur
(máximo en el Ecuador mínimo en los Polos).
En el hemisferio norte:
anticiclones: giran en sentido de
las agujas de reloj.
borrascas: giran en sentido
contrario a las agujas del reloj.
Isobara: líneas de puntos con igual
presión en todos sus puntos. Van de 4 en 4
milibares.
Se utilizan en mapas meteorológicos:
- En anticiclones la presión crece hacia el centro. En borrascas decrece en
centro.
- Isobaras separadas indican gradiente de presión débil.
- El viento sopla de zonas anticiclónicas a zonas de borrasca.
- Isobaras juntas indican viento fuertes.
- En borrascas las isobaras están juntas y son poco regulares. En anticiclones
éstas están separadas y suelen ser muy simétricas o regulares.
- Los frentes pueden ser fríos (triángulos) o cálido (semicírculos).
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CIRCULACIÓN GLOBAL ATMOSFÉRICA:
Si la Tierra no tuviera movimiento de rotación el aire se elevaría en la zona
ecuatorial y descendería en los polos, originando una única célula convectiva por
hemisferio.
El proceso es más complejo al poseer movimiento de rotación:
1º.- Las masas de aire ascienden en la zona ecuatorial: zona de bajas
presiones ecuatoriales. Aquí se originan intensas precipitaciones por el ascenso de
masas de aire.
2º.- A los 30º de latitud N o S se produce el descenso de esas masas de
aire al enfriarse y hacerse más densas, originando: zona de altas presiones o cinturón
anticiclónico subtropical.
3º.- De aquí parten vientos en dos sentidos:
Alisios: hacia el ecuador (dirección oeste).
Oeste - Poniente o Westerlies (direcc. este).
4º.-Los alisios de ambos hemisferios convergen la zona de convergencia
intertropical: Z.C.I.T. (que no tiene porque coincidir con el ecuador, sino que varía).
5º.- A los 60º de latitud los vientos del oeste ascienden y originan: zona
de bajas presiones templada o subpolar.
6º.- Del polo parten vientos (polares) hasta los 60º, originando: zona
de altas presiones polares.
3.3.- OTROS DATOS ATMOSFÉRICOS
- CLIMATOGRAMA o CLIMOGRAMA: Representación del regimen térmico y
pluviométrico de una zona observado durante un año. La precipitación doble de la
temperatura.
- BRISA MARINA: vientos locales continente-océano (durante la noche) u
océano-continente (durante el día)
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- FRENTE: zona de contacto entre dos masas de aire de distinta temperatura y
humedad,sin existir mezcla entre ellos. Hay contacto y liberan energía al medio en
forma de vientos o precipitaciones.
Clases de vientos:
Constantes (soplan en la misma dirección y sentido): alisios.
Periódicos: estacionales (monzones) o diarios (brisas marinas).
Locales: no poseen un régimen estricto: levante, siroco, cierzo.
El movimiento del aire en la troposfera resulta de una serie de fuerzas
mayores: giro de la tierra (mayor velocidad en el ecuador y mínima en los polos),
insolación diferencial (las zonas ecuatoriales reciben mayor insolación) y fuerza de
Coriolis (los fluidos en superficie tienden a desplazarse hacia su derecha en el
hemisferio norte y hacia su izquierda en el hemisferio sur) y menores: distribución de
tierras y mares (sus calores específicos son diferentes) y el relieve (son barreras
físicas: con barlovento: forman las nubes y sotavento: viento seco, violento y cálido).
Tipos de precipitaciones: Líquidas: lluvia, rocío. Sólidas: nieve, granizo y
escarcha.
Clasificación de las precipitaciones según su origen:
- Convectivas: por calentamiento local el aire se dilata y asciende,
originando un área de bajas presiones. Si el calentamiento es intenso, el ascenso será
rápido, con lluvia copiosa, producción de electricidad estática y posible formación de
granizo. (Se da en veranos).
- Orográficas: una montaña hace de obstáculo para la circulación aire.
- Frontales: Es la superficie de contacto entre dos masas de aire con
distintas características de temperatura y humedad absoluta.
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- GOTA FRÍA: Intensas precipitaciones (200 l/h) en latitudes 35 ºN (ValenciaCataluña) por 3 hechos: aire frío en capas altas, temperatura altas del Mediterráneo y
vientos de Levante.
- EFECTO FOEHN: Fenómeno producido por las cordilleras próximas a la
costadonde el aire asciende con unas características determinadas por una ladera y
desciende por otra con otras características distintas. Ver fotocopia.
- MONZONES: Son vientos que se originan a causa de las diferencias de
temperaturexistente entre el océano Indico y el continente asiático, de manera similar
a las brisas, aunque a mayor escala. Se deben a la variación anual de la zona de
convergencia intertropical.
Durante el monzón de verano el viento sopla desde el océano hacia el
continente. Está cargado de humedad y se producen intensas precipitacionesinundaciones. Cultivos de arroz.
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Principales almacenes del ciclo del agua, con sus tiempos de renovación
Compartimentos
Volumen agua
(mill. de km3)
Porcentaje del total
Tiempo medio de
renovación
Océanos
Agua sólida glaciar
Acuíf. subterráneos
Lagos agua dulce
Lagos salados
Ríos
Atmósfera
1.348
28
8
0,125
0,104
0,0012
0,013
97,2
2,15
0,62
0,009
0,008
0,0001
0,001
3000 años
Muy largo
Variable
De 1 a 100 años
de 10 a 1.000 años
De 12 a 20 días
De 9 a 10 días
Composición iónica del agua del mar y de un río ideal
con sus concentraciones
Constituyentes
Concentración
mar (mg/kg)
Razón de
cloricidad
Concentración
ríos (mg/kg)
Tiempo medio
presencia (106
años)
Sodio
Magnesio
Calcio
Potasio
Estroncio
Cloruros
Sulfatos
Bicarbonatos
Bromuros
Silicatos
Boros
Fluoruros
10.760
1.294
412
399
7,9
19.350
2.712
145
67
2,9
4,6
1,3
0,5561
0,0668
0,0213
0,0206
0,0004
1,0000
0,1400
0,0075
0,0035
0,00015
0,00024
0,000067
5,15
3,35
13,4
1,3
0,03
5,75
8,25
52
0,02
10,4
0,01
0,10
75
14
1,1
11
12
120
12
0,10
100
0,02
10,0
0,5
Humedad absoluta de saturación para diferentes temperaturas
ºC
- 10 - 5
0
+ 5 +10 + 15 + 20 + 25 + 30 + 35 + 40
3
g/m 2,16 3,26 4,85 6,80 9,40 12,83 17,30 23,05 30,37 39,60 51,12
Grupo
Altura de la Base de las Nubes
Tipo de Nubes
Nubes altas
Trópicos: 6000-18000m
Latitudes medias: 5000-13000m
Región polar: 3000-8000m
Cirrus
Cirrostratus
Cirrocumulus
Nubes Medias
Trópicos: 2000-8000m
Latitudes medias: 2000-7000m
Región polar: 2000-4000m
Altostratus
Altocumulus
Nubes Bajas
Trópicos: superficie-2000m
Latitudes medias: superficie-2000m
Región polar: superficie-2000m
Stratus
Stratocumulus
Nimbostratus
Nubes con
Desarrollo Vertical
Trópicos: hasta los 12000m
Latitudes medias: hasta los 12000m
Región polar: hasta los 12000m
Cumulus
Cumulonimbus
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4º.- HIDROSFERA
Capa discontinua de agua que envuelve la Tierra y que lo
hace diferente de cualquier otro planeta.
El agua H2O se comporta de manera diferente a otros compuestos semejantes:
H2S (el sulfhídrico tiene un punto de congelación de menos 100 ºC y uno de ebullición
de = 0º C). Lo normal en el agua es que fuera a temperatura planetaria un gas. Por
eso es una sustancia rara.
Presenta dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno que forman un ángulo de
105 º. Se unen entre si por enlaces covalentes y con otras moléculas por puentes de
hidrógeno.
4.1.- PROPIEDADES FÍSICAS
- Elevado calor específico del agua líquida : 4,18 jul./gr. o 1 cal./gr.
- Calor latente de vaporización: 539 cal / gr. Es buen refrigerante lo que
condiciona que al sudar eliminemos por cada gota gran cantidad de calor.
- Calor latente de fusión: 79 cal / gr. El mayor después del amoníaco.
- Es menos densa como sólido que como líquido. Su máxima densidad
se alcanza a los 3,98 ºC y equivale a 1 gr / cc. La densidad del hielo es: 0.917 gr / cc.
- Es el mejor disolvente de solutos conocido: salinidad.
- Alta tensión superficial: 72,76 dinas / cm.
- Transparente a radiación luminosa, menos al verde y azul (400 nm.).
- Viscosidad a 20 ºC y 1 atm.: 0.01 gr / cc. Es 100 veces mayor que
aire.
- Es líquida entre 0 y 100 ºC lo que permite reacciones biológicas vitales.
“La vida que conocemos resulta imcomprensible sin la participación del agua
líquida”.
El volumen total del planeta es de: 1.386 millones de km3. (Ver fotocopia
distribución).
15
4.2.- PROPIEDADES QUÍMICAS
Se basan fundamentalmente en las sustancias que disuelve:
sales y gases (presenta la constante dieléctrica relativa mayor de todos los líquidos:
80,36 C2/Nxm2)
- Salinidad:
- Océanos:
Alcanza una media del 35 ppm. (1 litro 35 gramos sal)
Dominan los cloruros y el ion sodio Na+.
Precipitación, evaporación y congelación la modifican.
Salinidad del Atlántico mayor que la del Pacífico.
Mar Muerto presenta una salinidad de 226 gr / litro.
- Continentes:
Menor concentración. Ver fotocopia.
Iones más abundantes: HCO3- y Ca2+ .
Los iones presentes en el agua provienen de la
meteorización de la roca o mineralización de m. orgánica.
Las aguas duras son ricas en Ca2+ y Mg2+.
El NO3- y el PO43- originan eutrofización de las aguas.
- Gases disueltos:
O2, N2 y CO2 se encuentran en equilibrio con sus
presiones parciales en la atmósfera. Los gases son más solubles en aguas frías (mayor
concentración en las aguas profundas que suelen ser las de menor temperatura).
El O2 es 31 veces menos soluble que el CO2 (la relación es
de 635 en atmósfera y 21 en hidrosfera).
4.3.- ZONACIÓN EN FUNCIÓN DE LA LUZ
Se diferencian dos zonas:
a.- Zona fótica: presenta luz solar y alcanza hasta los 150 metros.
b.- Zona afótica: nula intensidad solar. Bajo los 150 metros.
4.4.- TERMOCLINA
La temperatura del medio acuático disminuye con
la profundidad. En la termoclina la variación de la
temperatura es brusca diferenciandose dos partes
claramente:
- el epilimnion (parte superior) que
es más caliente y menos densa en general y
- el hipolimnion (parte inferior) que
es más fría y densa.
Lago:
Masa de agua con una profundidad mínima
tal que permite la existencia de termoclina durante
el periodo de estratificación.
Según esa definición es España hay dos
únicos lagos: Sanabria y Bañolas.
16
Tipos de lagos:
-
Amícticos u oligomícticos: no hay mezcla anual. Los helados.
Monomícticos: una mezcla anual. Sanabria (en febrero).
Dimícticos: dos mezclas al año (zona templada).
Polimícticos: varias mezclas anuales. Los de montaña.
5
10
15
Temperatura
(Sin termoclina)
Invierno
EPILIMNION
Verano
(Con termoclina)
100 m.
TERMOCLINA
Profundidad
HIPOLIMNION
4.5.- DINÁMICA HIDROSFÉRICA
Representa los movimientos
agua en estado líquido y pueden ser: oceánicos y de aguas continentales.
del
A.- DINÁMICA OCEÁNICA
Corresponde a los movimientos del
agua en el océano. Éstos pueden ser de cuatro tipos:
1.- Corrientes superficiales:
Son originadas por
los vientos que transmiten energía al agua. Los vientos implicados son: alisios (que
originan corrientes superficiales hacia el oeste) y los del oeste (que originan corrientes
sup. hacia el este).
Están afectados por Coriolis y la presencia de masas continentales.
Siguen el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio norte y en sentido
contrario a las mismas en el hemisferio sur. Redistribuyen calor sobre la superficie
terrestre.
Son corrientes cálidas: Golfo, Kuroshivo ... Son frías: Humbolt (1769 – 1859) o
Perú, Benguela, Canarias, Kamchatka, Labrador, Groenlandia ....
Zonas de afloramiento:
En la costa oeste de América y Africa principalmente los
vientos alisios mueven las aguas hacia el oeste, aflorando aquí aguas profundas, frías y
ricas en nutrientes que con la energía solar dan origen a gran cantidad de fitoplancton,
base de la cadena trófica. Esto hace que se originen o formen caladeros de peces. Son
zonas enormemente pesqueras y productivas que generan riqueza en esos países.
Abundan, además de los peces, numerosas aves marinas que dan origen a depósitos
de excrementos: guano.
Ejemplos: Perú, California, Canarias, Sahara, Kalahari .....
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El fenómeno NIÑO (temporal) y la NIÑA (tiempo normal).
La Niña son las condiciones meteorológicas normales en las cuales ocurre:
- Los alisios parten del anticiclón de la Isla de Pascua hacia el oeste, con
dirección hacia el continente asiático: isla Darwin, donde se localiza la borrasca.
- Estos vientos originan corrientes superficiales en sentido Australia.
- En Sudamérica se produce el afloramiento de aguas frías (corriente Humbolt)
que traen nutrientes y hacen que la producción pesquera sea mayor y la economía de
la zona crezca.
- Se producen numerosas precipitaciones en Australia, Indonesia ..., en cambio
la zona peruanaa es sometida a condiciones de sequedad, debido a la presencia del
anticiclón.
El Niño se origina cuando las condiciones meteorológicas cambian y resulta:
- Los vientos alisios se debilitan soplando ahora de oeste a este.
- Las corrientes oceánicas cambian y no se desplazan hacia el oeste. No hay
movimiento de agua en dirección Australiana.
- La temperatura del mar asciende considerablemente. La termoclina desciende.
- No afloran en la zona peruana aguas frías procedentes de la corriente del Perú
al no quedar espacio vacío. El plancton muere al no haber nutrientes.
- Las ahora bajas presiones producen prolongadas e intensas precipitaciones en
el continente sudamericano. En el otro extremo: Australia e Indonesia numerosos
incendios.
- Ocurre cada 4 ó 5 años y suele aparecer por Navidad (“Niño”).
El origen de estos periodos anormales parece deberse a:
- Variación en la concentración de CO2 en la atmósfera.
- Mayor actividad volcánica de la dorsal Pacífica.
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2.- Corrientes profundas:
Originadas por la
diferencia de densidad: termohalinas (temperatura y salinidad). Van por debajo de la
termoclina, son muy lentas y al emerger llevan numerosos nutrientes que hacen
productiva la zona.
Ejemplo: la circulación de agua por el estrecho de Gibraltar: las aguas del
Mediterráneo son más densas que las del Atlántico y circulan por debajo en dirección
atlántica.
Ciclo: Atlántico Norte donde se sumerge al ser fría el agua (más densa), recorre
todo el Atlántico, llega al Indico y Pacífico donde asciende y vuelve hacia el Atlántico
Norte.
3º.- Olas:
Movimiento de aguas superficiales
originados por la acción del viento sobre la superficie del mar.
Rompen en zonas poco profundas dependiendo de la amplitud de la ola.
Originan corrientes de deriva.
Tsunamis:
Grandes olas (800 km/h) originadas por terremotos o procesos
volcánicos en los fondos oceánicos que al romper forman paredes de hasta 20 metros.
Tienen el centro de seguimiento en Haway.
4º.- Mareas:
Resultado
de
los
procesos
gravitatorios entre los tres astros: sol, tierra y luna.
Hay dos pleamares y dos bajamares diarias. Las mareas tienen lugar 50
minutos después de la hora a la que se produjeron el día anterior. Esto es debido al
movimiento de translación de nuestro planeta alrededor del sol.
Tipos de mareas:
- Mareas vivas:
S - T - L se encuentran en línea recta.
La luna presenta fase de luna llena o de luna nueva.
Se habla de posición de sizigia.
Se suman los efectos gravitatorios de los dos astros sobre
Tierra y se produce el mayor ascenso y descenso del nivel del mar.
- Mareas muertas:
S - T - L se encuentran en ángulo recto.
La luna se halla en fases de cuarto menguante o creciente
es decir, en posición de cuadratura.
Los efectos de la luna y el sol se oponen.
Los ascensos y descensos del nivel del mar son mínimos.
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B.-DINÁMICA DE AGUAS CONTINENTALES:
Apenas
representan el 2,5 % y la mayor parte se encuentra en estado sólido, siendo el agua
del subsuelo el mayor reservorio, por encima de lagos y ríos, cuya distribución
geográfica es irregular.
El agua que cae en el continente por precipitación puede seguir dos procesos:
- Infiltración: pasa al subsuelo.
- Escorrentía: fluye por la superficie del terreno.
La infiltración depende de: tiempo de la precipitación, tipo de suelo (permeable:
arenas o impermeable: arcillas. granito ...), vegetación (a más vegetación mayor
infiltración) y de la pendiente (a mayor pendiente menor infiltración).
Los tipos de depósito de agua en medio continental son:
1º.- Aguas subterráneas:
Se dan en
zonas con rocas permeables que poseen poros o fisuras por donde el agua desciende
debido a la gravedad hasta la capa impermeable que detiene este descenso. El
espesor máximo es de 4.000 metros ya que a partir de aquí la presión no permite la
existencia de poros en la roca.
Se distinguen las siguientes zonas:
- Zona de saturación: en ella todos los poros están llenos de agua.
- Zona vadosa: es la que atraviesa el agua y está llena de aire.
- Nivel freático: separa las dos zonas anteriormente citadas y es el nivel del
agua que alcanza en el interior. No es constante, variando en función de las
precipitaciones o estaciones.
Su superficie no es rectilínea: en valles o depresiones es más bajo y en las
colinas o divisorias de aguas se encuentra elevado. La salida al exterior: manantial.
- Acuífero (latín aqua: agua y fero: llevar): es un estrato o formación
geológica que permite la circulación de agua a través de sus poros o fisuras,
pudiendose aprovechar en cantidades suficientes de acuerdo con las necesidades.
Viene definido por su: porosidad y permeabilidad.
Los acuíferos pueden ser: libres (aquellos que se encuentran sometidos a la
presión atmosférica), cautivos (aprisionados entre dos capas impermeables, pudiendo
originar pozos artesianos hasta un nivel piezométrico) y colgados (desconectados del
nivel freático regional).
- Acuíferos fósiles: aquellos que presentan aguas de hace cientos de años y
que su sobreexplotación está originando descensos considerables del nivel freático, con
el consiguiente problema ya que no se pueden recargar. Se localizan en zonas
actualmente desérticas (Sahara).
2º.- Lagos:
Son masas de agua que tienen una
profundidad mínima tal que permiten la existencia de termoclina durante el periodo
de estratificación. Son acumulaciones de agua dulce o salada en depresiones
continentales que debido a los sedimentos aportados por los ríos y arroyos tienden a la
colmatación.
Su origen puede ser: tectónico (Tanganica, Victoria, Malawi ...), volcánico
(Canarias...), glaciar (circo: Covadonga, Truchillas, morrena: Sanabria. EE.UU,
Finlandia ....), fluvial (meandro: Toro), litoral (albufera), kárstico (Bañolas),
arrecifal (atolón) o eólico.
Los hay: oligomícticos, monomícticos (Sanabria: febrero), dimícticos y
polimícticos.
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3º.- Glaciares:
Presentan agua en estado sólido
con espesores de hasta 4.000 metros. Se localizan en: Antartida (84 % del hielo
planetario) y en Groenlandia: Inlandsis (este hielo influye en el equilibrio de radiación
y calor del globo y además constituye una gran reserva de agua, cuya alteración
tendría efectos negativos en el nivel de los océanos).
Otras masas de hielo son los glaciares de valle o alpinos alejados del polo y
localizados en las partes altas de las montañas: Pirineos (Aneto, Monte Perdido... hasta
26), Alpes, Himalay
4º.- Ríos:
Son cursos de agua permanente
proveniente de: un glaciar (escorrentía directa de fusión del hielo, siendo abundantes
en julio y agosto), nival (fusión de nieve, abundante en abril y mayo) o pluvial (por
lluvias, características de primavera y otoño). En él se definen los siguientes
conceptos:
- Red de drenaje o sistema: conjunto de cursos de agua que circulan sobre la
superficie terrestre vertiente abajo, desde el punto donde empezaron a fluir. Es el
conjunto de afluentes.
- Divisoria de aguas: línea de mayor altura que separa dos ríos distintos.
- Interfluvio: área comprendida entre dos ríos.
- Cuenca hidrográfica: superficie cuyas aguas vierten a un mismo río
(endorreicas: si nunca llegan al mar o exorreicas: desembocan en el mar).
- Cauce: depresión por donde discurre el río. Su fondo se denomina lecho.
- Perfil longitudinal: representación de la altura del cauce en función de la
distancia. El extremo más elevado corresponde al nacimiento y el más bajo al nivel de
base.
Todo río tiende a su perfil de equilibrio.
- Caudal: es el volumen de agua por unidad de tiempo que circula por el río. Es
mayor en primavera por la fusión de la nieve y mínimo en verano (estiaje) e invierno
(agua helada).
- Hidrograma: representación de las variaciones de caudal a lo largo del tiempo.
Los ríos producen una alteración del paisaje, al ser el agua uno de los
principales agentes de erosión, transporte y sedimentación.
La erosión es un fenómeno que implica transporte; en el caso de partículas
arrastradas por las aguas, éste se lleva a cabo mediante rodadura en el fondo del
lecho, por saltación o en suspensión, dependiendo del tamaño de partículas y el poder
energético de la corriente, que se refleja en la velocidad del flujo. Una fracción de la
carga total que transporta un río viaja, además, en forma de iones disuelta en el agua.
(Ver diagrama de Hjulstrom).
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Los caudales ecológicos:
La mayor parte de los ríos españoles tienen el cauce
interrumpido por alguna presa. Esto significa que sus poblaciones animales y vegetales
están sometidas a la regulación de caudal que dichas presas originan.
El tipo de regulación, es decir, el régimen de suelta de aguas por los embalses,
dependen del uso a que estén destinados. Por ejemplo, los de producción
hidroeléctrica suelen ser nefastos para todo tipo de especies de peces. Sin embargo, el
efecto más perjudicial de los embalses se produce cuando su regulación es tal que
dejan de saltar agua durante largas temporadas y, consecuentemente, los cauces se
secan. Ante esta situación se decidió modificar la ley y permitir que por los cauces
circularan, al menos, unos caudales mínimos para la conservación de las comunidades
fluviales. Por esta razón, las Confederaciones Hidrográficas se han visto obligadas a
definir los denominados “caudales ecológicos”.
El caudal que circula por un cauce se considera ecológico siempre que sea
capaz de mantener el funcionamiento, la composición y la estructura de ecosistema
fluvial que ese cauce contiene. Para establecer los caudales ecológicos se deben
considerar las características y los requerimientos de los componentes de ese
ecosistema, que son los siguientes:
- El hábitat como soporte físico,que está representado por el cauce y las
propiedades físico-químicas del agua.
- Los organismos acuáticos que viven en el río.
- El medio intersticial, que hace límite con el ecosistema por su parte inferior
y es un refugio vital para muchas especies.
- La ribera, que hace límite con el ecosistema lateralmente y lo separa de
ecosistemas terrestres.
Así, se suele utilizar el criterio de fijar el 10 % de las aportaciones naturales de
la cuenca
Por eso sería conveniente que las instituciones que gestionan el agua
cambiaran su política para ser más respetuosas con el medio natural.